DE2725899C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Auspuffschalldämpfer für eine tragbare Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des An­ spruches 1.

Für die zum Antrieb für tragbare Motorsägen, insbesondere Motorkettensägen, vorgesehenen Brennkraftmaschinen sind Schalldämpfer bekannt, die aus Sicherheitsgründen strengen Schutzvoraussetzungen unterworfen sind. Dabei soll vor allem erreicht werden, daß die Temperatur an der Oberfläche des Schalldämpfers höchstens 280°C und die Temperatur der Abgase an der Austrittsstelle aus der Maschinenkontur (Schalldämpfer/ Abdeckschutz) höchstens 246°C betragen darf.

Aus der DE-OS 26 43 240 ist ein Auspuff-Schalldämpfer bekannt, bei dem zur Abkühlung der Auspuffgase auf einer möglichst langen Entspannungsstrecke der Gasführungskanal aus zwei gesonderten Kanalteilen besteht. Beim Übergang vom einen Kanalteil zum anderen werden die Abgase um mindestens 120°C umgelenkt. Die Auspuffgase werden somit innerhalb des Schall­ dämpfers um 180°C und zusätzlich um mindestens 120°C umgelenkt, so daß auf kleinem Raum eine lange Entspannungs­ strecke vorhanden ist, die zu einer wirksamen Kühlung der Abgase führt.

Bei einem bekannten Auspuffschalldämpfer der gattungsbilden­ den Art (US-PS 37 98 769) ist eine Kammer zur Aufnahme der Abgase vorgesehen, die mit einer Eintrittsöffnung und einer Austrittsöffnung versehen ist. In Richtung der durch den Schalldämpfer durchströmenden Abgase ist der Austrittsöffnung ein Gasführungskanal vorgeschaltet, der innerhalb der Kammer angeordnet ist. Die Austrittsöffnung ist an der Außenseite der Kammer mit einem Umlenkkrümmer versehen, der die aus der Kammer austretenden Abgase etwa parallel zur Außenseite einer Kammerwand lenkt.

Nachteilig ist bei diesem bekannten Schalldämpfer, daß die aus der Austrittsöffnung austretenden Abgase aufgrund des kurzes Weges zwischen Zylinderaustritt und Schalldämpferaus­ trittsöffnung beim Austreten aus der Kammer und somit aus der Maschine noch sehr heiß sind. Zudem tritt der Abgas­ strom im wesentlichen gerichtet aus, was die Wirkung der heißen Abgase, insbesondere hinsichtlich der Verletzungs­ gefahr, noch verstärkt.

Ein als Abgas-Kühlanlage ausgebildeter Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen (DE-OS 17 51 059) ist für tragbare, kompakte Maschinen, wie beispielsweise Motorkettensägen, kaum geeignet, da er schon durch seine Baugröße einen er­ heblichen Platzaufwand beansprucht, der in der Regel bei kompakten Geräten dieser Art nicht zur Verfügung steht. Der große Raumbedarf resultiert daher, daß der Schalldämpfer nahezu allseitig kühlluftumströmt sein muß und deshalb in einem Kühlluftkanal integriert ist. Der Schalldämpfer ist ohne fremderzeugten Kühlluftstrom nicht einsatzfähig. Der Schalldämpfer ist so ausgebildet, daß eine im wesentlichen laminare Führung von Abgas- und Kühlluftstrom erfolgt, wo­ bei der Abgasstrom in möglichst viele Einzelströme aufge­ teilt wird, um eine möglichst gleichmäßige Temperaturab­ senkung zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Auspuff­ schalldämpfer der gattungsbildenden Art so auszubilden, daß die Temperatur der an der Austrittsstelle aus der Maschinen­ kontur austretenden Abgase vermindert wird, insbesondere unter einem aus Sicherheitsgründen vorgegebenen höchstzu­ lässigen Wert bleibt.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Auspuffschall­ dämpfer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung wird die Temperatur der aus der Maschine austretenden Abgase deutlich abgesenkt, so daß die aus Sicherheitsgründen geforderten Schutzvoraus­ setzungen erfüllt werden. Die erfindungsgemäße Lösung ist auch fertigungstechnisch von Vorteil, da die vorgesehenen Mittel zum Abkühlen der Gase außerhalb der Kammer liegen und somit einfach herzustellen und anzubringen sind. Durch die Schutzabdeckung wird die Berührung mit den heißen Teilen des Schalldämpfers wirksam verhindert. Durch die Verwirbelung der Abgase unterhalb der Schutzabdeckung wird zudem erreicht, daß die Temperatur der Abdeckung im Betrieb unterhalb der vorgegebenen höchstzulässigen Werte bleibt.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren An­ sprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher be­ schrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Auspuff­ schalldämpfer einer Motorkettensäge in Seitenansicht,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Teil einer zweiten Ausführungs­ form eines erfindungsgemäßen Schall­ dämpfers in einer Darstellung nach Fig. 1,

Fig. 4 den Schalldämpfer nach Fig. 3 in Seiten­ ansicht,

Fig. 5 einen Teil eines dritten Ausführungs­ beispieles eines erfindungsgemäßen Schalldämpfers in einer Darstellung gem. Fig. 1,

Fig. 6 den Schalldämpfer nach Fig. 5 in Seiten­ ansicht,

Fig. 7 einen zur Luftströmungsumlenkung und -verwirbelung dienenden Auspuffkrümmer für den Schalldämpfer nach Fig. 1,

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schalldämpfers in einer Darstellung entsprechend Fig. 1,

Fig. 9 und 10 jeweils eine Abdeckung für den Schall­ dämpfer nach Fig. 8.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Feuerschutz-Schalldämpfer ist für eine tragbare, als Antrieb für eine Motorkettensäge dienende (nicht dargestellte) Brennkraftmaschine vorgesehen.

Der Schalldämpfer hat eine die Auspuffgase über eine Aus­ puffleitung 11 (Fig. 2) aufnehmende Kammer 10. Sie ist von einer schalenförmigen Gehäusewand 12, die eine (nicht näher bezeichnete) Eintrittsöffnung für die Abgase aufweist und von einer Kammerwand 13 umschlossen, welche auf den freien Rand der Gehäusewand aufgesetzt ist.

Die Kammerwand 13 trägt an ihrer Innenseite einen Gas­ führungskanal 14, mit U-förmigen Querschnitt. Er nimmt an seiner offenen Stirnseite die durch Pfeile 15 ange­ deuteten Abgase auf. Der Abgasführungskanal 14 bewirkt an seiner anderen Stirnseite eine Umlenkung der Abgase 15 um etwa 90° und leitet die Abgase durch einen Durch­ bruch 16 in der Kammerwand 13 hindurch. Über dem Durch­ bruch 16 ist ein von der Kammerwand 13 nach außen ragen­ der Umlenkkrümmer 17 angeordnet, der die Abgase um wei­ tere 90° so umlenkt, daß die Abgase, nachdem sie ein den Durchbruch 16 abdeckendes, feinmaschiges Sieb 18 passiert haben, an der freien Austrittsöffnung 20 des Umlenkkrümmers austreten können und dann wenigstens annähernd parallel zu der Kammerwand 13 an deren Zentralfläche entlang­ streichen.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbei­ spiel befindet sich mit geringem Abstand über der Kammer­ wand 13 eine gitterartige Schutzabdeckung 21, die mehrere jeweils im Abstand voneinander angeordnete (nicht näher dargestellte) Quer- und Längsrippen hat, zwischen denen eine ausreichende Konvektion für die von der Kammerwand 13 abgestrahlte Wärme und für die Abgase selbst gewähr­ leistet wird. Die Schutzabdeckung 21 soll einen Berührungs­ schutz für den eigentlichen Schalldämpfer bilden.

Schutzvorschriften verlangen, daß die an der Mantelfläche der Schutzabdeckung 21 austretenden Gase sowie die Ober­ fläche der Schutzabdeckung selbst maximale Temperatur- Grenzwerte nicht überschreiten.

Um sicherzustellen, daß die austretenden Abgase die zu­ lässigen Höchsttemperaturen nicht überschreiten können, sind Mittel vorgesehen, durch die die Abgase vor dem Durch­ tritt durch die Schutzabdeckung 21 stark verwirbelt werden, wobei sie sich mit der Umgebungsluft vermischen und dadurch merklich abkühlen. Diese Verwirbelungsmittel bestehen im wesentlichen aus einer an der Außenseite der Kammerwand 13 angeordneten Verwirbelungskante 22 und einer an die Kammerwand 13 angeformten Ausbuchtung 23. Die Verwirbelungskante 22 befindet sich am äußeren Ende einer der Austrittsöffnung 20 und dem Umlenkkrümmer 17 zugewandten Querwand 24, die als Leitkörper dient. Sie ragt über die Kammerwand 13 in Richtung auf die Schutzabdeckung 21 und geht mit einer Ausrundung 25 in den zentralen, den Umlenkkrümmer 17 tragenden ebenen Teil der Kammerwand 13 über (Fig. 2). Durch die schlag­ artige Richtungsänderung der Querwand 24 erfahren die Abgase eine starke Verwirbelung an der Verwirbelungskante 22, durch die eine Reduzierung der Abgastemperatur er­ reicht wird.

Zusätzlich zu einer solchen, durch die Querwand 24 und die Verwirbelungskante 22 verursachten Verwirbelung können weitere Verwirbelungsmittel und Störelemente vorgesehen sein, durch die die Verwirbelung und Aufteilung des Ab­ gasstromes verstärkt und somit eine Verbesserung der Vermischung der Abgase mit der Umgebungsluft erreicht wird.

Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbei­ spiel ist als Störelement ein Winkelstück 27 vorgesehen, das eine auf das Sieb 18 aufgesetzte Grundplatte 28 und einen von diesem senkrecht abstehenden Schenkel 29 hat. Das Winkel­ stück wird unmittelbar hinter der Austrittsöffnung 20 des Umlenkkrümmers 17 so in den Abgasstrom gesetzt und durch eine gemeinsame Schraube 30 festgespannt, daß sich der Abgasstrom am Schenkel 29 teilen muß, wobei er stark ab­ gelenkt wird. Wie Fig. 4 zeigt, kann das Schenkelstück der Schrägneigung der Austrittsöffnung 20 angepaßt sein, wodurch erreicht ist, daß die austretenden Abgase verstärkt gegen die den Umlenkkrümmer 17 tragende Zentralzone 31 der Kammer­ wand 13 gelenkt werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 hat das Störelement 33 eine Grundplatte 34, die ein rechtwinkli­ ges, gleichschenkliges Dreieck bildet. An den Schenkeln der Grundplatte 34 sind zwei Schenkelwände 35 und 36 nach oben gebogen, die den aus dem Umlenkkrümmer 17 austreten­ den Abgasstrom aufteilen und seitlich ablenken, wobei er stark verwirbelt wird.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 hat der Umlenkkrümmer 17 eine die lichte Weite der Austrittsöffnung 20 stark verengende Stirnwand 38. Sie ist in Richtung auf die den Umlenkkrümmer tragende zentrale Zone 31 abgebogen. Diese Stirnwand 38 weist fünf Bohrungen 39 auf, durch die der Abgasstrom hindurchtreten kann und sich in der gewünschten Weise stark verwirbelt. Anstelle der dargestellten Bohrungen 38 können auch Schlitze oder Lappen ausgestanzt sein, so daß sie aus der Ebene der Stirnwand 38 herausgebogen sind. Sie geben dann einen genügenden Durchtrittsquerschnitt für die Abgase frei, wobei sichergestellt ist, daß die Abgase in der gewünschten Weise verwirbelt werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist eine als Blech ausgebildete Abdeckung 40 vorgesehen, die sich in dem in Fig. 1 mit unterbrochenen Linien 41 angedeuteten Bereich zwischen der Verwirbelungskante 22 und der breiteren Stirn­ seite 42 der Kammerwand 13 erstreckt. Gemäß Fig. 8 ist die Abdeckung 40 nur bis zur Auflage auf dem Umlenkkrümmer 17 geführt. Die Abdeckung hat zur besseren Verwirbelung der Abgase 15 mehrere noppenförmige Ausprägungen, die halb­ kugelig ausgebildet sein können. Die Ausprägungen schließen unmittelbar an halbkreisförmige Öffnungen 44 an, aus denen die in den Fig. 9 und 10 mit kurzen Pfeilen angedeuteten Abgase austreten können. Zur Erzielung einer starken Wirbel­ wirkung sind die Öffnungen 44 aufeinander zugerichtet. In der Anordnung nach Fig. 9 liegen die Ausprägungen 43 in Reihe hintereinander bzw. nebeneinander. Bei der Anordnung nach Fig. 10 sind die Noppen und ihre zugehörigen Öffnungen 44 versetzt zueinander angeordnet. Durch die Ausprägungen 43 und die Öffnungen 44 ergibt sich eine zusätzliche Um­ lenkung und Verwirbelung des Abgasstromes, wobei dem Ab­ gasstrom ein längerer Weg aufgezwungen wird und außerdem ein zusätzlicher Verwirbelungseffekt entsteht. Beides führt zu einer Erniedrigung der Abgastemperatur an der die jeweilige Meßstelle bestimmenden Schutzabdeckung 21.

In Fig. 1 ist mit strichpunktierter Linie 45 angedeutet, daß die Abdeckung 40 wesentlich kürzer als in Fig. 8 dar­ gestellt gehalten werden kann. Trotz seiner geringen von der Verwirbelungskante 22 bis zur Linie 45 reichenden Länge ergibt sich infolge der nach Fig. 9 oder Fig. 10 vorgesehenen noppenförmigen Ausprägungen 43 und der zugehörigen, gegen­ einander gerichteten Öffnungen 44 eine starke Verwirbelung der Abgase und demzufolge eine starke Herabsetzung der Temperatur der durch die Schutzabdeckung 21 austretenden Gase.

Eine weitere erhebliche Erniedrigung der Temperatur der Ab­ gase läßt sich dadurch erreichen, daß gem. Fig. 8 ein Teil des ohnehin von einem (nicht dargestellten) Lüfterrad der Brennkraftmaschine geförderten Kühlluftstromes, welche in Fig. 8 mit einem Pfeil 46 angedeutet ist, zwischen die Kammerwand 13 und das Schutzgitter 21 geleitet wird. Der Kühlluftstrom 46 vermischt sich mit den austretenden Ab­ gasen, wobei es besonders vorteilhaft ist, daß die Schutz­ abdeckung 21 in ihrem den Umlenkkrümmer 17 übergreifenden Zuführbereich keine Durchbrechungen aufweist.

Gemäß Fig. 7 kann die Stirnwand 38 des Umlenkkrümmers 17 kammförmig ausgebildet sein, wobei es besonders zweckmäßig ist, die einstückig mit der Haube des Umlenkkrümmers 17 verbundenen Zähne um ihre Längsachse zu schränken. Hier­ durch läßt sich eine gute Verwirbelung des Abgasstromes erzielen, ohne daß ein zusätzliches Störelement vorgesehen werden muß.

Claims (14)

1. Auspuff-Schalldämpfer für eine tragbare, insbesondere als Antrieb für eine Motorkettensäge dienende Brennkraftmaschine, mit einer die Auspuffgase aufnehmenden Kammer mit Eintritts- und Austrittsöffnung für die Gase, wobei der Austrittsöffnung ein in der Brennkammer angeordneter Gasführungskanal vorge­ schaltet und ein Umlenkkrümmer nachgeschaltet ist, der die aus der Kammer austretenden Abgase etwa parallel zur Außen­ seite einer Kammerwand umlenkt, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine mit Abstand von der abgasumströmten Kammerwand (13) und mit dieser einen Kühlluftkanal bildende Schutzabdeckung (21) an­ geordnet ist, und daß an der Außenseite dieser Kammerwand quer zur Ausströmrichtung der Abgase (15) Verwirbelungs­ mittel (22, 24, 27, 33) zum Vermischen und Abkühlen der Abgase mit der Kühlluft vorgesehen sind.

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verwirbelungsmittel ein Leitkörper (24) mit einer Verwirbelungskante (22) vorgesehen ist, der die parallel zur Kammerwand (13) strömenden Abgase (15) um etwa 90° in Richtung auf die Schutzabdeckung (21) um­ lenkt und unmittelbar anschließend an der Kante (22) ver­ wirbelt.

3. Schalldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Leitkörper (24) und die Verwirbelungs­ kante (22) von einem Teil der entsprechend geformten Kammerwand (13) gebildet sind.

4. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Austrittsstelle der Abgase (15) aus dem Umlenkkrümmer (17) mindestens ein Störelement (27, 33) angeordnet ist.

5. Schalldämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Störelement (27, 33) aus einem Winkelstück besteht, das mindestens einen Schenkel (29, 35, 39) hat, der in den aus dem Umlenk­ krümmer (17) austretenden Strom von Abgasen (15) quer hineinragt.

6. Schalldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Winkelstück (27) eine auf der Kammerwand (13) befestigte Grundplatte (28) und ein von dieser abstehendes, in den Strom von Abgasen (15) hineinragendes Schenkelstück aufweist.

7. Schalldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Störelement (33) eine dreieckige Grundplatte aufweist, die mit ihrer Spitze gegen die Strömungsrichtung der Abgase (15) gerichtet ist und zwei zueinander und zur Grundplatte etwa senk­ rechte Schenkelwände (35, 36) aufweist.

8. Schalldämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer den Austrittsquer­ schnitt am Umlenkkrümmer (17) verengenden Stirnwand Bohrungen (39) oder andere Durchbrechungen für den Durch­ tritt des Stromes von Abgasen (15) vorgesehen sind.

9. Schalldämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Austrittsquerschnitt am Umlenkkrümmer (17) verengende Stirnwand (38) kamm­ förmig ausgebildete Zähne aufweist, die vorzugsweise um ihre Längsachse geschränkt und/oder mit dem Umlenkkrümmer (17) einstückig verbunden sind.

10. Schalldämpfer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abdeckung (40) vor­ gesehen ist, die etwa parallel zur Strömungsrichtung der aus dem Umlenkkrümmer (17) austretenden Abgase (15) angeordnet ist und die sich vom Umlenkkrümmer (17) bis zur Verwirbelungskante (22) erstreckt.

11. Schalldämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (40) aus Blech gefertigt ist und mehrere Noppen bzw. kalotten­ förmige Ausprägungen (43) und sich an diese anschließen­ de Öffnungen (44) aufweist.

12. Schalldämpfer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (44) paar­ weise gegeneinander gerichtet sind.

13. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schutzab­ deckung (21) und der Kammerwand (13) bzw. dem Umlenk­ krümmer (17) ein von der Brennkraftmaschine geförderter Kühlluftstrom (46) geführt ist.

14. Schalldämpfer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzabdeckung (21) im Strömungsbereich bis zum Umlenkkrümmer (17) ge­ schlossen ausgebildet und im Bereich zwischen dem Um­ lenkkrümmer (17) und der an der Kammerwand (13) angeordneten Verwirbelungskante (22) mindestens eine Durchbrechung für den Durchtritt der Abgase (15) ins Freie aufweist.